Bài 8
Ế
Ả
Ấ Ư
Ứ C M BI N M C CH T L U. ENCODER
1
1
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ứ ươ 4.6.1. Ch c năng và ph ng pháp đo:
ứ ố ượ ặ ị ấ ư ứ ộ xác đ nh m c đ ho c kh i l ứ ng ch t l u trong bình ch a Ch c năng:
ể ể có 2 ki u đo Ki u đo: :
Đo liên t c: ụ
ưỡ Đo theo ng ng:
ươ Các ph ng pháp đo:
ươ ệ ổ ỷ Ph ng pháp thu tĩnh dùng bi n đ i đi n;
ế ươ ệ ự ệ ủ ấ ư ấ Ph ng pháp đi n d a trên tính ch t đi n c a ch t l u;
ươ ạ ự ự ươ ứ ữ ạ ấ Ph ng pháp b c x d a trên s t ứ ng tác gi a b c x và ch t
2
2
l u. ư
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ế
Dùng phao c u; ầ
Dùng phao tr ;ụ
Dùng phao n i ổ
ấ
ả c. Dùng c m bi n ể áp su t ki u vi sai
r
= - F P
gSh
ươ ấ ư ụ ứ ứ ỷ Ph ng pháp thu tĩnh đo liên t c m c ch t l u trong bình ch a.
0
ề
ng phao; ậ ầ ủ ặ ắ t di n m t c t ngang
ố ượ
ủ
ấ
ng riêng c a ch t
ườ
ọ
ượ ọ P tr ng l h chi u cao ph n ng p ấ ư trong ch t l u c a phao; ệ ế S ti ủ c a phao; ρ kh i l l u;ư ố g gia t c tr ng tr
ng.
3
3
(cid:0) (cid:0) (cid:0) p p gh
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ổ ự
ấ ỏ
ứ
ệ
ệ
ế
ắ
Nguyên t c ho t đ ng: chuy n đ i tr c ti p m c ch t l ng thành tín hi u đi n
ự d a vào tính ch t đi n c a ch t l u.
ạ ộ ệ ủ ườ
ấ ế
ả
ể ấ ư ng dùng:
ệ
ệ
ấ ư ấ ư ẫ
ể ể
ẫ ặ
ả ả
ệ
ệ
ẫ
Các c m bi n th ứ ộ ẫ ế c m bi n đ d n đi n: dùng đ đo m c các ch t l u có tính d n đi n ứ ể ế c m bi n ki u đi n dung: có th đo m c ch t l u d n đi n ho c không d n
đi n. ệ
ệ
ả
ế ộ ẫ a.C m bi n đ d n đi n:
ệ ự
ệ ự
ế
ả
ế a. C m bi n hai đi n c c; b. C m bi n m t đi n c c; c. C m bi n phát
ề
ế ạ
ứ ệ
ệ ự
ứ ưỡ
ả ồ hi n m c. ủ
v i ấ
ầ
ng thì dòng đi n ổ ộ ế ộ
ị
ộ Ngu n nuôi xoay chi u 10V ệ ộ ỉ ệ ớ ạ Dòng đi n ch y qua các đi n c c có biên đ t l ệ ự ề chi u dài c a ph n đi n c c nhúng chìm trong ch t ỏ l ng.
ả ấ ỏ M c ch t l ng đ t ệ ng ề thay đ i đ t bi n v giá tr biên đ
4
4
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
=
C
ln
pe h 2 1 + R d 1 R 1
*
ệ
ế
ả
ể b. C m bi n ki u đi n dung:
ế
ả
ạ ượ ộ ể
ấ ỏ
ứ
ễ
ơ
ả
ớ
ớ c đ tuy n tính trong kho ng đo l n, Đ t đ ễ ổ Dùng đ đo m c ch t l ng d bay h i, d n và ăn mòn, Kho ng đo l n (05m)
ệ
ấ ỏ
2
)
0
0
=
=
+
=
- - -
ẫ pe +
2
C C C 1
e p e H h ln(
)
)
.2 ( R R / 2 1
Khi ch t l ng không d n đi n: pe pe H h h ) 2 ( 2 0 R R R R / / ) ln( ln( 2 1 2 1 ụ ệ đi n ấ ỏ
ấ ỏ
ằ ằ
ε
ầ
ớ
ơ
ề H – Chi u cao t ự ề h – chi u m c ch t l ng ε ố ệ – h ng s đi n môi ch t l ng ε0 – h ng s đi n môi không khí ố ệ R1 – Bán kính trong R2 – bán kính ngoài (thành bình) Yêu c u: l n h n đáng k
ườ =
ε ể 0 (th C
ấ ỏ
ệ
ẫ
Khi ch t l ng d n đi n:
ln
ấ ng là g p đôi) pe h 2 1 + R d 1 R 1
ủ
ề ằ
ủ
ệ ớ d – b dày l p ph cách đi n ε1 – h ng s đi n môi c a l p ph cách đi n ệ ủ ớ ố ệ 5
5
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
=
C
ln
pe h 2 1 + R d 1 R 1
*
Ư ể ấ ư ứ ế ầ ớ cho phép đo m c ch t l u mà không c n ti p xúc v i môi u đi m:
ườ ứ ở ề ườ ệ ộ tr ợ ng đo, thích h p khi đo m c ệ đi u ki n môi tr ng đo có nhi t đ , áp
ặ ấ ườ ạ su t cao ho c môi tr ng có tính ăn mòn m nh.
ế ệ ả ưỡ ứ ế a. C m bi n phát hi n ng ả ng; b. C m bi n đo m c liên
t c; ụ
ả ế ứ ạ
ứ ằ C m bi n đo m c b ng tia b c x
6
6
ứ ạ ấ ư ộ ồ 1. Ngu n phát tia b c x ; 2. B thu; 3. Ch t l u.
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ế ả ộ ồ ế ị ộ ế ị C m bi n thu âm g m m t thi t b phát và m t thi t b thu sóng
ừ ị ặ ả ế v trí đ t c m bi n siêu âm
ấ ỏ ả ớ ề ặ t Kho ng cách t i b m t ch t l ng:
H
tv
1
2
t 1
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
ậ
1 2 ố ộ v t c đ sóng siêu âm, ể ờ t1,t2 – th i đi m phát, nh n sóng ượ M c ch t l ng trong bình ch a đ ứ đã bi ộ
ấ ỏ ứ ứ ị c xác đ nh
t: ế khi đ cao bình ch a
H
HH
2
1
7
7
(cid:0) (cid:0)
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ả
5.1. C m bi n t c đ
ế ố ộ góc mã hóa xung vòng quay (Encoder)
ệ ứ
ụ
5.1.1. Khái ni m, ng d ng:
ế
ầ ử ả
ế
ệ
ộ ể
ế
ệ
ộ
ổ
ổ
ầ ố
ệ
ớ
ể ươ
ườ
ự
ụ
ề
ề ng và đi u khi n t
Ứng d ng nhi u trong các h th ng đo l ệ ồ
ng t ữ
ố ộ
ệ
ề
ộ
ế ị ố
ả
Khái ni m:ệ C m bi n mã hóa xung vòng quay (encoder) là m t ph n t ả c m bi n ự ộ ố ự th c hi n đo t c đ góc, góc quay d a trên vi c bi n đ i chuy n đ ng quay thành tín ầ ố ệ hi u xung có t n s thay đ i. ố ộ T c đ góc quay càng cao thì tín hi u xung có t n s càng l n. Ứ ệ ố ụ và ng d ng: ố s , trong các h truy n đ ng bám sát, trong các h đ ng b góc và t c đ góc gi a các ớ thi
ộ ộ t b b trí cách nhau m t kho ng cách l n.
8
8
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ấ ạ a.C u t o chung:
9
9
ạ ộ ắ b.Nguyên t c ho t đ ng chung:
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ươ
ố incremental encoder);
ố incremental encoder)
ạ ộ
ấ ạ
ườ
ố
ỉ ng ch có t
i đa
ặ 1, 2 ho c 3 vòng
ứ
ỗ
khe h . M i vòng khe h t
ộ
ộ ầ ỉ ế
ng đ i ( Encoder t ệ ố absolute encoder). Encoder tuy t đ i ( ươ 5.1.3.1. Encoder t ng đ i ( ố ộ a. Công d ngụ : đo t c đ góc ắ b. C u t o, nguyên t c ho t đ ng : ầ ấ ạ Trong thành ph n c u t o chung, đĩa mã hóa th ở ở ươ ng ng v i m t đ u ra. Đĩa mã hóa có m t vòng khe h s ch đ m đ ị
ư ậ
ể
ề
ị
ớ ở ẽ ượ ố ượ c s l ư ượ ố ộ c t c đ góc quay nh ng không xác đ nh đ
ộ ng xung trong m t vòng ượ c chi u
quay; nh v y có th xác đ nh đ quay.
Nguån s¸ ng
TÕ bµo quang ®iÖn
§ Üa
Trôc
10
10
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ể
ở
ị
ượ
Đĩa mã hóa có hai vòng khe h có th xác đ nh đ
ề c chi u quay
11
11
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ệ
ặ
ồ
ở
ố ớ ộ
ượ
ể
ị
Đ i v i đĩa mã hóa có 1 vòng khe h , dùng hai ngu n sáng đ t “l ch nhau theo ề c chi u quay
ộ pha” m t góc 90 đ có th xác đ nh đ
(a) Hai c¶m biÕn quang ® î c s¾p xÕp ®Ó x¸ c ®Þnh chiÒu quay
(b) D¹ ng sãng khi quay theo chiÒu ng î c chiÒu kim ®ång hå
(c) D¹ ng sãng khi quay theo chiÒu chiÒu kim ®ång hå
12
12
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ở ứ
ỉ
ở ượ
ể
Đĩa mã hóa có thêm vòng khe h th ba z, ch có m t khe h đ
ư
ầ
ố
ị
ộ ố ượ
ủ
c dùng đ xác ng các vòng quay c a
ể ị đ nh đi m g c ban đ u cho encoder cũng nh xác đ nh s l encoder
13
13
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ề
(cid:0)
ặ ươ ng trình tĩnh:
Hz);
ộ ố ượ ng xung trên m t vòng quay ) i
ằ ượ c tính b ng vòng/s
ộ c. Đ c tính và hàm truy n: Ph dKF (cid:0) ầ ầ ố F t n s xung đ u ra encoder ( ả (s l ệ ố Kd h s phân gi ω t c đ quay c n đo, đ ầ ố ộ ặ Đ c tính tĩnh: ươ Ph
(cid:0)t
d
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) ọ : ng trình đ ng h c K tF
Hàm truy n:ề
sW )(
dK
sF )( (cid:0) s )(
(cid:0) (cid:0)
14
ố ộ ệ ố ị ượ ế c xem là m t ạ ộ khâu khu ch đ i
Encoder tuy t đ i khi xác đ nh t c đ góc đ 14
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ạ ộ
ở ố
ườ
c chia thành 4 ho c 8 vòng khe h , b trí s l
ắ
ị
ứ
ế
ỗ
ở ươ
ứ
ẽ
ầ
ấ
ở ẽ ươ ọ ỏ
ẽ
ở
ố
a. Công d ngụ : đo góc ắ ấ ạ b. C u t o, nguyên t c ho t đ ng : ố ượ ở ặ ượ Đĩa mã hóa th ng khe h ng đ ở ộ ỗ trong m i vòng theo nguyên t c mã nh phân . Vòng trong cùng có m t khe h , vòng ộ ầ ti p theo có hai khe h …Khi đĩa mã hóa quay, m i vòng khe h s t ng ng m t đ u ầ ng ng khe h trong cùng s là bit có tr ng s l n nh t, đ u ra ra, trong đó đ u ra t ọ ươ ứ t
ố ớ ở ấ ng ng khe h ngoài cùng đĩa mã hóa s là bít có tr ng s nh nh t
b
a ở
ệ ố
ố
Hình 63. B trí khe h trên đĩa mã hóa encoder tuy t đ i 4 bit (a) và 8 bit (b)
15
15
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ạ ộ
ấ ạ
ắ
b. C u t o, nguyên t c ho t đ ng (tt):
ệ ố
ầ
Dãy xung đ u ra encoder tuy t đ i 4 bít
16
16
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
*
ề
= N K f
d
ặ ươ ng trình tĩnh:
=
f
ố ượ ộ ở ở ố i ng xung trên m t vòng quay = s khe h vòng
)
(
)
( N t
t
=
=
K d K
W s ( )
ộ ọ : ng trình đ ng h c
d
N s ( ) sf ( )
c. Đ c tính và hàm truy n: Ph ầ ầ ố N t n s xung đ u ra encoder ( ); ả (s l ệ ố Kd h s phân gi ngoài cùng) (cid:0) góc quay ặ Đ c tính tĩnh: ươ Ph Hàm truy n:ề
17
17
ệ ố ố ị ượ ế Encoder tuy t đ i đ i khi xác đ nh góc quay đ c xem là m t ạ ộ khâu khu ch đ i
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
ươ
ố
ữ So sánh gi a Encoder t
ệ ố ng đ i và Encoder tuy t đ i
*
ABSOLUTE ENCODER DISK
INCREMENTAL ENCODER DISK
18
18
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
19
ọ Môn h c: PTTĐ
GV: Vũ Xuân Đ cứ
